Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Источник энергии циклона






Принято считать, что образование и пополнение энергией циклона происходит за счёт подъёма больших масс тёплого воздуха и скрытой теплоты конденсации. Считается, что в отдельных районах тропической зоны океанов вода теплее атмосферы. В этом случае воздух атмосферы нагревается от океана и поднимается. В результате подъёма воздуха влага в нём конденсируется и выпадает в виде дождей, давление в центре циклона падает, что и приводит к возникновению вращательных движений воздуха и влаги и твердых веществ в ней заключённых [1 - 4]. Подобное объяснение вполне приемлемо при рассмотрении процессов образования циклонов в высоких широтах, но в умеренных широтах и в тропиках, где температуры вод существенно снижаются по мере увеличения глубины, оно вызывает сомнения.

Для того, чтобы воздух длительное время нагревался от поверхности океана недостаточно, чтобы в начальный момент времени океан был теплее. Необходимо, чтобы охладившиеся на поверхности океана воды, которые при этом стали более плотными, непрерывно замещались более теплыми водами, поднимающимися из глубин. В высоких широтах, где температуры и соленость вод с увеличением глубины возрастают, именно так и происходит. В регионах умеренного климатического пояса и в тропиках приток теплой воды из глубин к поверхности океана невозможен, так как в них вода на глубине всегда холоднее, чем у поверхности.

Это позволяет предполагать, что в тропических и умеренных широтах существенную роль в образовании циклонов и снабжении их энергией играют волны Россби Мирового океана[5]. Эти волны присутствуют постоянно во всём Мировом океане, но наиболее значительны они около экваториальной и области западных пограничных течений, в западной части океанов.

В экваториальной зоне Тихого океана они имеют такие параметры: длину волны ~ 1500 км, распространяются на запад с фазовой скоростью ~ 1м/с, амплитуду колебания скорости течений до ~ 1 м/с., период волны ~ 20 суток. Амплитуда колебания скорости течений изменяется во времени с сезонной (годовой) периодичностью. Фаза периодичности постоянна. Наибольшие амплитуды колебаний скорости течений в периодичности обычно наблюдаются летом (для Северного полушария), а наименьшие – зимой. Параметры волн Россби областей западных пограничных течений несколько отличны от параметров волн экваториальной области. Период и длина волн зависит от расстояния от глубины океана и широты, и составляют ~ 10 – 40 суток, 100 – 400 км. Амплитуда колебания скорости течений достигает 2, 5 м/с. Волны распространяются вдоль берега с фазовой скоростью ~ 5 см/с, так что берег находится справа по отношению направлению распространения волны.

Энергетический уровень волн Россби определяется величиной их амплитуды колебания скорости течений. Для сравнения в средних широтах океанов, удалённых от берега амплитуды колебаний скорости течений составляют всего 5 – 15 см/с. Амплитуды колебания скорости течений волн Россби западных областей океанов изменяются во времени, но не в режиме сезонной изменчивости, как это происходит в экваториальной зоне Тихого океана.

Частицы воды в волнах Россби движутся не только в горизонтальной плоскости, но вертикальной. Движения частиц воды в вертикальной плоскости создают подъём глубинной воды на поверхность океана в одной части волны и опускание воды на глубину в другой части волны, соответственно, и появление на поверхности океана температурных аномалий с отрицательной аномалией температуры, “температурных пятен”. Эти пятна достигают размеров около 500 км и имеют овальную форму. В экваториальной зоне Тихого океана температуры в них холоднее, чем за их пределами на 2 – 3 0C.

Между подобными пятнами холодной воды при этом формируются области воды аномально теплой, способной подпитывать своей энергией циклоны.

Установлено, что тропические циклоны наиболее активно подпитываются энергией при движении по областям экваториальных и западных пограничных течений, где волны Россби имеют наибольшие амплитуды, а температурные аномалии на поверхности океана наиболее значительны.

Аномалии холодной воды на поверхности океана охлаждают воздух атмосферы, создавая над своими центрами области повышенного давления. Над областями аномально теплой воды формируются области пониженного давления. Как следствие этого возникают силы барического градиента, направляющие воздух к центру областей пониженного атмосферного давления. На образующиеся при этом потоки воздуха действует сила Кориолиса, которая отклоняет движущиеся массы вправо в Северном полушарии и влево – в Южном. В результате этого воздушные потоки движутся в цент аномалии по спирали, создавая циклоническую завихренность. В связи с движением воздушных потоков по окружности возникает центробежная сила Fц, стремящаяся оттолкнуть их от центра. В результате этого более плотный воздух выдавливается на периферию, а менее плотный собирается в центре вихря. Следствием этого является снижение в нем атмосферного давления, что делает вращение воздуха еще более интенсивным и создает условия для подъема теплого и влажного воздуха вверх. Подъём воздуха вызывает конденсацию влаги и, соответственно, падение давления в центре аномалии, образование облачности над аномалией, выпадение осадков. Это в свою очередь приводит к ещё большему падению давления в её центре. Возникает своего рода положительная обратная связь процессов, взаимно усиливающих друг друга: падение давления в центре циклона усиливает поток теплого и влажного воздуха в него, который здесь поднимается вверх, что в свою очередь приводит к ещё большему падению давления.

Если температуры на поверхности океана недостаточно высоки, описанный процесс протекает без существенного усиления, а скорость ветра возрастает всего до 5-10 м/с (образуется внетропический циклон). В тропиках, где поверхность океана теплее, скорость ветра может достигать 25 м/с и более – это зарождение тропического циклона, где скорость ветра может превышать 100-200 м/с.

Высокие скорости ветра могут возникать и во внетропических циклонах, если горизонтальные градиенты температур воды на поверхности океана достаточно велики. В прибрежных апвеллингах Каспийского моря и апвеллингах в открытой части Черного моря ветры могут достигать 25 м/с при перепадах температуры воды ~ 15°С на 50 – 100 км.

Волны Россби вдоль экватора распространяются на запад. Эти волны формируют на поверхности океана области холодной воды, расстояние между центрами которых равно длине волны, 1500 км. Когда циклон находится над областью аномально теплой воды, он подпитывается от неё энергией. Но когда циклон оказывается над областью холодной воды, он теряет энергию. Эту область он проскакивает по инерции без подпитки энергией. Далее над очередной областью аномально теплой воды он получает дополнительную порцию энергии и так продолжается на всём пути движения циклона. Разумеется, могут возникать условия, когда циклон не встретит уже аномалий или они будут маленькие, то он может со временем разрушиться.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.